采用原子力显微镜评价集料的微纳观特征
2018-09-07郑文华
季 节, 郑文华, 翟 鹏, 索 智, 许 鹰
(1.北京建筑大学 土木与交通工程学院, 北京 100044; 2.北京未来城市设计高精尖创新中心, 北京 100044; 3.首都世界城市顺畅交通协同创新中心, 北京 100044)
在沥青混合料中,集料的形状以及表面纹理特征对于混合料的路用性能具有非常显著的影响[1-3].集料表面纹理是影响其吸附沥青膜厚度的主要因素之一,集料表面纹理越粗糙,吸附的沥青膜越厚,沥青-集料之间的黏结力也越大[4].
目前,国内外大多采用分形理论、图像显微等技术手段进行集料表面纹理的研究.Florková等[5]发现了使用立体显微镜扫描集料颗粒来研究集料表面纹理的方法,输出三维数据导入Micro SYS软件来确定三维纹理评价参数,并以集料轮廓平面体积差异(Z-plane volume difference,Zvd)来表征集料表面纹理.原子力显微镜(AFM)作为纳米科技研究中的主要工具,在新一代微电子芯片、光学系统、新材料以及生物工程等领域有了广泛的应用[6-8].Yang等[9]利用一种基于体素的三维方法来量化集料的表面纹理,提出了三维棱角指数(three-dimensional angularity index,3D AI)作为集料表面纹理指标,即三维表面纹理指数(three-dimensional surface texture index,3D STI),经验证该三维方法所得的数据变异性较二维方法小,可以作为一种可靠的技术来量化集料表面纹理.而在集料黏附力的研究中,研究者大多选择了集料-沥青界面的黏附力作为研究对象,Dong等[10]采用AFM研究沥青-集料界面的纳米结构,发现沥青-集料界面中一部分区域的表面黏附力小于周围区域,这些区域的边界都聚集着极性分子,而水……
